桉樹浸提液水體染色行為研究

摘 要 為探求桉樹水體染色行為的機制與原理，于廣西高峰林場界牌分場采集尾葉桉桉樹葉、桉樹樹干皮、桉樹枝皮、桉樹枯落物進行不同條件處理，即不同pH值、響應時間和不同金屬陽離子，觀察對比桉樹各部位浸提物水體吸光度的變化情況，利用雙因素方差分析法獲得導致“黑水”現象的主要因素。結果表明，pH值和離子類型因素顯著影響桉樹各個器官浸提物水體吸光度，其中堿性條件下吸光度更高。Fe2+條件下桉樹各個器官浸提物水體吸光度最大，其次為Fe3+條件，Na+、Mg2+、Ca2+條件下桉樹各個器官浸提物水體吸光度相對較低。說明堿性土壤及土壤鐵離子高的環境下更容易出現桉樹水體染色現象，即“黑水”現象。

關鍵詞 桉樹；水體染色；黑水；浸提物

中圖分類號：S792.39 文獻標志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2024.09.004

桉樹適應性強、用途廣泛，已成為我國森林資源的主要構成部分，分布在我國廣西、廣東、云南、海南、福建、四川、湖南、江西等省區[1]，其中廣西種植面積最大。截至目前，廣西桉樹人工林面積已達256萬hm2，占全國人工林面積的46.9%[2]。桉樹生長期短，種植后5～6年即可砍伐，為我國木材加工及經濟發展做出了巨大貢獻[3]。但由于部分桉樹林區附近湖泊出現水體變深、變黑的現象，俗稱“黑水”現象，造成部分人群極力反對種植桉樹。

桉樹凋落物落入水中后將周邊水域染黑是大眾對“黑水”現象的理解，但造成林區“黑水”現象的原因有許多，說法不一。楊鈣仁等研究表明，桉樹人工林采伐地“黑水”是一種偶發自然現象，僅發于新采伐跡地，新鮮采伐剩余物與高溫高濕多雨天氣是其發生的物質前提和氣象條件，多暴發于夏季，“黑水”顏色為墨黑，在正常生長期間桉樹林不會發生“黑水”現象[4-5]。陳丹輝等研究發現，桉樹林邊水庫存在水質變色現象的原因為桉樹林氮、磷流失入庫造成水庫富營養化[3]。李一平等的研究表明，桉樹人工林水庫泛黑與特定季節及特殊氣候有關，水體溫度結構失穩是黑水物質轉移的主要動力因素，夏季水體溫度穩定，限制了底層黑物質向上遷移，溶解氧等水質指標分層明顯，秋冬季節分層消失，水體發生垂直交換，給底層致黑物質提供了上翻的動力，導致“泛黑”現象發生[6]。桉樹莖、葉在水體中浸出大量單寧酸，在硫化物、單寧酸、鐵、錳同時存在的條件下，發生鐵、錳與硫化物，單寧酸與硫化物，鐵、錳與單寧酸的一系列反應，生成黑色絡合物，導致水庫泛黑。廣西作為全國最大的桉樹人工林種植區，要繼續發展桉樹產業，就必須破除謠言，樹立正確科學的認識。

通過設置不同桉樹器官浸提物在不同pH值、不同溫度和不同金屬離子條件下的顏色響應情況，探究桉樹“黑水”現象的成因和機制。

1" 材料與方法

1.1" 試驗材料

本試驗所用桉樹葉、桉樹樹干皮、桉樹枝皮、桉樹枯落物采自高峰林場界牌分場。在樣地選擇20株2年生生長健康的尾葉桉，按東南西北4個方位采集當年的枝、皮、葉，混合取500 g樣品，同時采集干皮和林分枯落物各500 g，分別用自封袋保濕密封帶回實驗室，放冰箱低溫保存。分析時每次使用樣品5 g。

1.2" 浸出物的提取

采用研磨法充分研磨5 g樣品的浸出液，然后放入離心機以2 000 r·min-1進行離心處理2 min，取上層清液待用。

1.3" 試驗設計

設置兩組多重比較，第一組為pH染色實驗：設置變量為桉樹不同器官浸提物、不同pH值、響應時間，溫度設置為35 ℃；桉樹不同器官浸提物包括桉樹干皮、枝皮、葉、枯落物；pH值設為3、4、5、6、7、8、9、10、11。第二組為桉樹主要器官和枯落物浸提物染色實驗：設置變量為離子類型、溫度、響應時間；離子類型有Ca2+、Na+、Mg2+、Fe2+、Fe3+5種；溫度設置15、20、25、30、35、40 ℃共6個梯度。

將配制好的1 mol·L-1的Ca2+、Na+、Mg2+、Fe2+、Fe3+溶液50 mL放置在恒溫箱中，設置好溫度，溫度梯度為15、20、25、30、35、40 ℃，pH值則設置在35 ℃這一比較具有代表性的溫度上。pH值設置為3、4、5、6、7、8、9、10、11。用溫度計測量溫度直到所需溶液到達所需溫度。將1 mol·L-1浸出液加入恒溫溶液中，立刻測量其最適波長及吸光度。

1.4" 檢測指標及分析方法

上述實驗觀察測定時間間隔為0、0.25、0.5、1、2、4、6、12、24、48、96 h共11個梯度。用可見分光光度計掃描，記錄其相應吸光度值，比較得出影響桉樹浸提物染色行為的最大因素。

使用SPSS軟件進行單因素方差分析、雙因素方差分析及顯著性差異分析。

2" 結果與分析

2.1" 桉樹器官、pH值、響應時間對桉樹染色的影響

選取桉樹器官（A）、pH值（B）、響應時間（C）、桉樹器官與pH值交互作用（A×B）、桉樹器官與響應時間交互作用（A×C）、pH值與響應時間交互作用（B×C）為桉樹染色行為的影響因素，統計相應吸光度，得出影響桉樹浸提物染色行為的主要影響因子[33]。

表1為雙因素方差分析，檢驗的原假設是A、B、C及各因素對桉樹浸提物的水溶液染色行為均無顯著影響，取檢驗的顯著水平為α=0.05。由表1可知，桉樹不同器官、不同pH值、桉樹不同器官與pH值交叉作用的檢驗F值都大于其臨界值，表明桉樹不同器官、不同pH值及桉樹不同器官與pH值交叉作用對桉樹浸提液水溶液染色現象有顯著影響。而放置響應時間、桉樹不同器官與響應時間交叉作用、pH值與響應時間交叉作用對桉樹染色浸提液水溶液染色現象無影響。

2.2" 離子類型、溫度、響應時間對桉樹各部位水浸提物顏色的影響

2.2.1" 對桉樹樹干皮水浸提物的影響

選取離子類型（D）、溫度（E）、響應時間（C）、離子類型與溫度交互作用（D×E）、離子類型與響應時間交互作用（D×C）、溫度與響應時間交互作用（E×C）為桉樹樹干皮浸提物染色行為的影響因素，統計相應吸光度，得出影響桉樹浸提物染色行為的主要影響因子。

表2為雙因素方差分析，檢驗的原假設是C、D、E各因素對桉樹浸提物的水溶液染色行為均無顯著影響，取檢驗的顯著水平為α=0.05。由表2可知，不同離子類型的檢驗F值都大于其臨界值，表明不同離子類型對桉樹樹干皮的浸提物水溶液染色現象有顯著影響。而不同溫度、響應時間、離子類型與溫度交叉作用、離子類型與響應時間交叉作用、溫度與響應時間交叉作用對桉樹樹干皮浸提物水溶液染色現象無影響。

2.2.2" 對桉樹枝皮水浸提物染色的影響

選取離子類型（D）、溫度（E）、響應時間（C）、離子類型與溫度交互作用（D×E）、離子類型與響應時間交互作用（D×C）、溫度與響應時間交互作用（E×C）為桉樹枝皮浸提物染色行為的影響因素，統計相應吸光度，得出影響桉樹浸提物染色行為的主要影響因子。

表3為雙因素方差分析，檢驗的原假設是D、C、E及各因素對桉樹浸提物的水溶液染色行為均無顯著影響，取檢驗的顯著水平為α=0.05。由表3可知，不同離子類型、響應時間、不同離子類型和響應時間、不同離子和溫度、不同溫度和響應時間交互作用的檢驗F值都大于其臨界值，表明不同離子類型、響應時間、不同離子類型和響應時間、不同離子和溫度、不同溫度和響應時間交互作用對桉樹枝皮的浸提物水溶液染色現象有顯著影響。而不同溫度對桉樹枝皮浸提物水溶液染色無影響。

2.2.3" 對桉樹葉水浸提物染色的影響

選取離子類型（D）、溫度（E）、響應時間（C）、離子類型與溫度交互作用（D×E）、離子類型與響應時間交互作用（D×C）、溫度與響應時間交互作用（E×C）為桉樹葉浸提物染色行為的影響因素，統計相應吸光度，得出影響桉樹浸提物染色行為的主要影響因子。

表4為雙因素方差分析表，檢驗的原假設是各因素對桉樹浸提物的水溶液染色行為均無顯著影響，取檢驗的顯著水平為α=0.05。由表4可知，不同離子類型的檢驗F值都大于其臨界值，表明不同離子類型對桉樹葉的浸提物水溶液染色現象有顯著影響。而溫度、響應時間、離子類型與溫度交叉作用、離子類型與響應時間交叉作用、溫度與響應時間交叉作用對桉樹葉浸提物水溶液染色現象無影響。

2.2.4" 對桉樹枯落物水浸提物染色的影響

選取離子類型（D）、溫度（E）、響應時間（C）、離子類型與溫度交互作用（D×E）、離子類型與響應時間交互作用（D×C）、溫度與響應時間交互作用（E×C）為桉樹枯落物浸提物染色行為的影響因素，統計相應吸光度，得出影響桉樹枯落物浸提物染色行為的主要影響因子。

表5為雙因素方差分析，檢驗的原假設是各因素對桉樹浸提物的水溶液染色行為均無顯著影響，取檢驗的顯著水平為α=0.05。由表5可知，不同離子類型和不同溫度檢驗的F值都大于其臨界值，表明不同離子類型和不同溫度對桉樹枯落物的浸提物水溶液染色現象有顯著影響。而響應時間、離子類型與溫度交叉作用、離子類型與響應時間交叉作用、溫度與響應時間交叉作用對桉樹枯落物浸提液染色現象無影響。

3" 結論與討論

經過檢測桉樹各器官浸提液在不同pH值環境下、桉樹樹干皮在不同離子及不同溫度下、桉樹葉在不同離子及不同溫度下、桉樹枝皮在Na+、Mg2+、Ca2+、Fe2+及不同溫度下、桉樹枯落物在不同離子及不同溫度下的反應液在可見光光度計下測得的吸收峰波長均在330～420 nm。

桉樹不同器官、不同pH值、不同溫度、不同離子類型、響應時間、桉樹不同器官與pH值交叉作用、不同離子類型和響應時間對桉樹染色行為有顯著影響。其中，pH值對桉樹各個器官浸提物的染色行為影響最大；離子類型對桉樹樹干皮、桉樹枝皮、桉樹葉浸提物及桉樹枯落物的染色行為影響最大。pH值和離子類型對桉樹各個器官浸提物染色行為影響最大，其中堿性條件下吸光度更高，顏色更深，即在不同pH值類型土壤中“黑水”現象存在差異，堿性土壤中尤甚。

肉眼觀測，試驗中桉樹浸提物的各個處理反應液顏色深淺不一，其中Fe2+環境35 ℃下與浸提物的響應顏色最深，肉眼觀測為藍黑色；Na+、Mg2+、Ca2+反應液在初滴入浸提物時，未擴散前小范圍顏色響應均為藍黑色，擴散均勻后顏色變淺，說明桉樹枯落物的數量亦會影響浸提物的顏色深淺，但卻遠不如相同條件下Fe2+環境顏色深，而Fe3+環境反應液顏色為棕褐色，說明令桉樹出現“黑水”現象的主要影響的離子為Fe2+，受Na+、Mg2+、Ca2+影響較小，但由于Fe2+在空氣中容易被氧化成Fe3+，所以桉樹“黑水”染色行為為短時間染色行為。筆者通過放置人工林下的“黑水”發現，“黑水”顏色為黃褐色，并隨時間逐漸沉降后，溶液澄清變淺，沉降物為褐色細顆粒物，并且不溶于水，過濾后濾液變澄清透明，筆者由此推測，在土壤中也存在過濾。這與楊鈣仁的研究中“桉樹‘黑水’經過一段時間后逐漸消失，并只將土壤染色。” [4]這一說法是相符的。

本研究證明，桉樹“黑水”現象是短時間現象，受土壤pH值和離子類型影響較大，并可能在桉樹林地砍伐的雨天時達到高峰。

參考文獻：

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（責任編輯：敬廷桃）